Általában egy tüdőt ültetnek át, de két tüdő is átültethető. Ha a tüdőbetegség károsította a szívet is, akkor egyidejűleg egy vagy két tüdő és a szív is átültethető. Mivel a tüdő tárolása az átültetésig bonyolult, a tüdőtranszplantációt a szerv kivétele után a lehető legrövidebb időn belül el kell végezni.
Az átültetendő tüdő származhat élő donorból, vagy közelmúltban elhunyt emberből. Az élő donor nem adományozhat egy teljes tüdőnél többet, de rendszerint csak egyetlen lebenyt ajánl fel. Halottból mindkét tüdő, vagy a szív és a tüdők is eltávolíthatók.
A mellkason ejtett metszésen keresztül a recipiens tüdejét vagy tüdőit eltávolítják és a donoréval helyettesítik. A tüdő oda- és elvezető ereit (tüdőartériák és tüdővénák), valamint a főhörgőt (bronchus) összekapcsolják a beültetett tüdővel, vagy tüdőkkel. A műtét kb. 4-8 órát vesz igénybe egy tüdő, és 6-12 órát két tüdő esetén. A szív és a tüdő egyidejűleg is átültethető. Szív-tüdő transzplantáció után általában 7-14 napot kell kórházban tölteni.
A tüdőtranszplantáción átesettek kb. 70%-a él legalább 1 évig. A fertőzés veszélye igen nagy, hiszen a tüdők állandóan érintkeznek a levegővel, amely kórokozó baktériumokat és egyéb mikroorganizmusokat tartalmaz. A légutak egyesítésének helye néha rosszul gyógyul. Hegszövet képződhet, amely beszűkíti a légutakat, csökkenti a légáramlást, és légszomjat okoz. Utóbbi szövődmény a légút kitágításával (dilatáció) - például sztent (fémhálós cső) beültetésével - kezelhető.
Az átültetett tüdők kilökődésének észlelése, kivizsgálása és kezelése bonyolult feladat. A tüdőtranszplantáción átesett betegek több, mint 80%-ában jelentkezik kilökődésre utaló tünet (pl. láz, légszomj és gyengeség) a transzplantáció utáni hónapban. A gyengeség oka, hogy az átültetett tüdő nem képes elég oxigénnel ellátni a szervezetet. A későbbiekben hegszövet képződhet a kis légutakban, fokozatosan elzárva azokat, ami esetleg lassú kilökődést jelez. A tüdőtranszplantátum kilökődését az immunszuppresszánsok dózisának emelésével, vagy más, illetve kombinált immunszuppresszív terápiával kezelik.
